手表行业使用新型陶瓷材料与传统不锈钢材料的基本性能研究
时间：2020-03-18 05:21:36 来源：千叶帆 本文已影响人
摘 要：对手表行业常用的不锈钢材料，以及新型的陶瓷材料进行基本性能检测，包括材料成分分析、硬度、密度、耐脏、耐酸碱、耐腐蚀性能的检测，并对其性能进行对比研究。结果表明：目前国内知名品牌所用的不锈钢材料为316不锈钢，新型陶瓷材料为ZrO2陶瓷；新型陶瓷材料的硬度、密度性能优于传统的不锈钢材料；新型陶瓷材料的、耐酸碱、耐腐蚀性能优于传统的不锈钢材料。
关键词：手表行业；不锈钢材料；陶瓷材料；性能检测
1 引言
种种数据表明，近两年的中国钟表行业已经走出全球金融危机的阴影，出现了蓬勃发展的趋势[1]。随着科学技术的发展，人们生活实践信息的获取更加多元化，钟表，尤其是腕表，其本身的计时功能被淡化，而钟表坚守着计时功能精确的同时，也逐渐成为时尚和奢侈的载体[2]。而手表的主要生产材料，目前主要为不锈钢[3]，包括不锈钢表带[4]、不锈钢表扣、表壳等。新型的ZrO2陶瓷材料，近年来，开始逐渐的被应用于手表行业，其表现出来的优异性能，让传统的不锈钢材料望尘莫及。因此，对新型ZrO2陶瓷材料性能的研究势在必行。
本试验对手表行业常用的不锈钢材料，以及新型的陶瓷材料进行基本性能检测，包括材料成分分析、硬度、密度、耐脏、耐酸碱、耐腐蚀性能的检测，并对其性能进行对比研究。
2 试验方法及设备
本试验的试验对象：收集市场上现有国内知名品牌的手表材料三种，记为A料、B料、C料；采用市场上手表行业，现用的ZrO2陶瓷材料。
试验过程为：对A料、B料、C料，以及ZrO2陶瓷材料，进行基本性能检测，包括材料成分分析、硬度、密度、耐脏、耐酸碱、耐腐蚀性能的检测，并对其性能进行对比研究。
所用仪器： NITON XLt800系列合金分析仪；HK-058精密高温烘箱；耐磨试验机； HV-5小负荷维氏硬度计；墨水；硫酸和氢氧化钠溶液；人工汗腐蚀液。
3 试验结果及分析
3.1 材料成分检测
3.2 材料硬度检测
3.3 耐磨性能检测
耐磨试验依据ISO/CD 23160国际标准修订草案，所使用的仪器为耐磨试验机和磨料[5]。首先，对耐磨试验机进行校准，用标准垫圈进行一个循环周期为48h的振动研磨试验，符合ISO/CD 23160国际标准修订草案中规定的4～7mg的标准范围。
将A料、B料、C料，以及ZrO2陶瓷材料放入耐磨试验机中进行48h的耐磨试验，结果见表2。从表2可以看出，在标准光源下观察，耐磨试验后，传统的316不锈钢的表面光泽消失，表面遍布划痕，而ZrO2陶瓷材料表面依旧光亮，无明显划痕。
可见ZrO2陶瓷材料的耐磨性能要远远优于传统的316不锈钢，究其原因，是因为，ZrO2陶瓷材料的表面硬度高，长期使用，不易产生划痕；而传统的不锈钢材料的表面硬度低，极容易产生划痕。耐磨性能的检测验证了3.2中的硬度测试结果。
3.4 密度测试
图2为A料、B料、C料，以及ZrO2陶瓷材料的密度检测结果。可以看出， ZrO2陶瓷材料的密度远低于传统的不锈钢的密度，为5.82g/cm3，小于不锈钢的密度6.85g/cm3，质感较不锈钢轻。
3.5 陶瓷带粒耐脏、耐酸碱、耐变色测试
表3为A料、B料、C料，以及ZrO2陶瓷材料的耐脏、耐酸碱、耐变色测试结果。可以看出经过墨水、硫酸、氢氧化钠溶液及人工汗液的浸泡，ZrO2陶瓷材料表面依旧光亮如初，其耐脏性能、耐酸碱腐蚀性能及耐人工汗变色的性能均较好。而316不锈钢的耐人工汗腐蚀能力较好，但其耐脏性能及耐酸碱性能较ZrO2陶瓷材料较差。
4 结论
（1）手表行业用传统的不锈钢材料主要为316奥氏体不锈钢（仅对国内知名手表品牌而言），硬度较低，表面维氏硬度为200～250HV，长期佩戴的过程中，不锈钢表面容易刮花，出现明显划痕。
（2）手表行业用新型的ZrO2陶瓷材料的主要成分为ZrO2，硬度较高，表面维氏硬度可达到1500～1700HV，远远高于传统的不锈钢材料。
（3）ZrO2陶瓷材料的密度远低于传统的不锈钢的密度，为5.82g/cm3，小于不锈钢的密度6.85g/cm3，质感较不锈钢轻。
（4）经过墨水、硫酸、氢氧化钠溶液及人工汗液的浸泡，ZrO2陶瓷材料表面依旧光亮如初，其耐脏性能、耐酸碱腐蚀性能及耐人工汗变色的性能均较好，而316不锈钢的耐人工汗腐蚀能力较好，但其耐脏性能及耐酸碱性能较ZrO2陶瓷材料较差。
新型的ZrO2陶瓷材料作为手表行业新的生力军，其应用还仅限于表带、上套等部位，且在国内市场并未大量的使用，与其易碎的特点有关，但是其在其他方面良好的物理和化学性能正在得到手表行业的重视。新型的ZrO2陶瓷材料作为一种新型的材料，其在手表行业中的应用必然会得到很大的应用和发展。
参考文献
[1]梁璐.两展一合，合力提升中国钟表产业[J].钟表.2010，41（4）：68-72.
[2]王东祥.创造钟表的艺术之美[J].钟表.2011（1）：15.
[3]钟表生产手册[M].轻工业出版社.1983：124-136.
[4]金属表带.QT/T 2047-1994.
[5]国际标准修订草案 ISO/CD 23160 《手表壳及其附件-耐磨损、划伤和冲击试验》.
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